楊利風(fēng)，張 毅

（河鋼集團(tuán)承鋼公司自動(dòng)化工程技術(shù)公司，河北 承德 067002）

1 高爐熱負(fù)荷系統(tǒng)簡(jiǎn)介

4#高爐熱負(fù)荷的分布：共8層，每層30點(diǎn)，每個(gè)鐵口5點(diǎn)，鐵口溫度共20點(diǎn)，共260點(diǎn)；小套前腔、后腔各一點(diǎn)，大套、中套各一點(diǎn)，共30個(gè)風(fēng)口套，共120點(diǎn)。

高爐熱負(fù)荷系統(tǒng)主要由鉑熱電阻（Pt1000）對(duì)高爐銅冷卻壁，風(fēng)口大、中、小套、鐵口等部位的軟水和工業(yè)水，進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)。具有測(cè)量點(diǎn)多，所處高溫區(qū)域多、線路長(zhǎng)（大多200米以上）的特點(diǎn)。由于高爐冶煉的特殊環(huán)境，設(shè)計(jì)用一體化鎧裝熱電阻，兩線制接法直接到配電室。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖 1 工業(yè)結(jié)構(gòu)圖

2 高爐熱負(fù)荷系統(tǒng)的改造

高爐熱負(fù)荷在最初設(shè)計(jì)時(shí)采用的為KL-M4514信號(hào)采集模塊（如圖2），采用服務(wù)器處理模擬量，C++編程，比較繁瑣，復(fù)雜，并且在模擬量處理方面長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，故障率較高，由于設(shè)計(jì)公司出于對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，對(duì)程序進(jìn)行了加密，這就給維護(hù)者帶來(lái)巨大的困難，并且程序長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行沒(méi)有自清理功能，運(yùn)行一段時(shí)間以后就會(huì)因硬盤(pán)已滿而死機(jī)，需要手動(dòng)清理磁盤(pán)空間。由于程序加密無(wú)法改造，并且KL-M4514模塊故障率較高，經(jīng)常死機(jī)，后來(lái)出現(xiàn)模塊故障，無(wú)輸出，導(dǎo)致熱負(fù)荷的溫度測(cè)量點(diǎn)無(wú)顯示，模塊無(wú)法修復(fù)，頻繁更換模塊給鋼廠造成資源浪費(fèi)。另外，如果服務(wù)器出現(xiàn)故障無(wú)法修復(fù)，會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓。

為了更好的服務(wù)于高爐生產(chǎn)，降低故障率，更好的監(jiān)測(cè)高爐冷卻壁的熱負(fù)荷情況，儀表維檢工對(duì)熱負(fù)荷系統(tǒng)進(jìn)行了改造：取消原來(lái)的KL-M4514模塊，改為運(yùn)行更穩(wěn)定的西門(mén)子模塊331-7KF02-0AB0，增加遠(yuǎn)程站，服務(wù)器改由西門(mén)子CPUS7300,6ES7315-2AG10-0AB0直接控制（如圖3）。由自動(dòng)化編程設(shè)計(jì)，調(diào)試安裝，顯示畫(huà)面也改為Wincc畫(huà)面，這樣能和高爐達(dá)成一致，方便數(shù)據(jù)采集、通訊。

圖2

圖3

設(shè)計(jì)安裝的問(wèn)題，做了以下幾方面的改進(jìn)：

（1）對(duì)熱負(fù)荷測(cè)溫，從提高精度選型，用Pt1000一體化鎧裝熱電阻測(cè)量方式。而不用一般的Pt100熱電阻測(cè)量，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：PT1000比PT100精度高；一體化熱電阻測(cè)溫信號(hào)4～20mA.DC傳輸，不受線路電阻影響。

（2）從產(chǎn)品的精度一致性方面結(jié)合考慮，統(tǒng)調(diào)校準(zhǔn)縮小誤差。

（3）重視高溫環(huán)境下儀表的防護(hù)，對(duì)鐵口段一體化熱電阻隔高溫防護(hù)措施是：采用厚鐵板（10mm）噴加耐溫涂料層隔擋，延長(zhǎng)一體化熱電阻長(zhǎng)度（15m），遠(yuǎn)離熱源。接線盒用石棉布包裹（厚度≥50mm）隔熱這三種辦法。

（4）線路敷設(shè)盡量避開(kāi)熱源場(chǎng)所，并也加隔熱防護(hù)。做好接線口密封，防水防塵。

（5）嚴(yán)格做好信號(hào)線路的屏蔽接地，防止干擾。

3 一體化鎧裝熱電阻的特點(diǎn)

一體化鎧裝熱電阻由一體化溫度變送器和鎧裝熱電阻組成。一體化溫度變送器形狀小巧，能夠直接安裝在熱電阻的接線盒內(nèi)，具有穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，線性好，量程、零點(diǎn)外部連續(xù)可調(diào)，無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，故障率低，小型化等優(yōu)點(diǎn)。鎧裝熱電阻具有體積小，內(nèi)部無(wú)空隙，熱慣性小，測(cè)量滯后?。粰C(jī)械性能好，耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝；使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)、安裝人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝和測(cè)溫元件應(yīng)有充分的理解認(rèn)識(shí)。否則會(huì)造成選型不當(dāng)或安裝不合理等諸多現(xiàn)象，致使測(cè)溫元件易損壞，或測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際不符，消耗成本高等諸多問(wèn)題的出現(xiàn)，給生產(chǎn)帶來(lái)影響。

4 高爐熱負(fù)荷

高爐熱負(fù)荷表明的是高爐冷卻水帶走的熱量，并且根據(jù)此數(shù)據(jù)能計(jì)算出高爐冷卻壁的破損程度，及時(shí)采取必要的手段保護(hù)高爐冷卻壁從而延長(zhǎng)高爐壽命。還可以根據(jù)熱負(fù)荷和其他工藝參數(shù)來(lái)分析高爐內(nèi)部氣流分布狀況和冷卻設(shè)備有無(wú)問(wèn)題等等。

高爐熱負(fù)荷的計(jì)算，Q=C×F×ΔT：Q-為熱負(fù)荷、C-水的比熱容、F-水流量、ΔT-（出水溫度）、T2-（進(jìn)水溫度）T1。此公式可以計(jì)算出高爐冷卻裝置單位時(shí)間內(nèi)帶走的熱量，即高爐各區(qū)域的熱負(fù)荷，根據(jù)熱負(fù)荷大小可以判斷高爐冷卻壁破損程度，高爐爐內(nèi)布料情況，是否有懸料，以便高爐工長(zhǎng)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整高爐參數(shù)。

5 熱負(fù)荷系統(tǒng)的維護(hù)

熱負(fù)荷系統(tǒng)的故障歸結(jié)起來(lái)，大多數(shù)為熱電阻故障，分為以下幾類(lèi)：

（1）溫度顯示偏高或者偏低。詢問(wèn)高爐工長(zhǎng)，高爐工藝是否有變化，冷卻壁是否漏水等，無(wú)問(wèn)題再檢查儀表測(cè)量方面的問(wèn)題，這類(lèi)故障一般熱電阻不會(huì)有問(wèn)題，溫度變送器的故障偏多，檢查溫度變送器的零點(diǎn)量程，重新校準(zhǔn)。

（2）溫度無(wú)顯示。這類(lèi)故障一般為斷線，檢查24V是否正常，檢查熱電阻好壞，檢查溫度變送器好壞，檢查接線端子是否脫落，接線是否有斷線處，檢查PLC模塊是否有問(wèn)題。

（3）溫度波動(dòng)。一般情況下均是接觸不良造成的，這是因?yàn)闇囟仁且环N變化緩慢的量，屬于慣性環(huán)節(jié)。檢查熱電阻接線端子是否松動(dòng)，連接導(dǎo)線有無(wú)時(shí)斷時(shí)連的狀態(tài)。

（4）大批溫度故障這類(lèi)故障一般為PLC故障，檢查CPU是否報(bào)故障，檢查模塊接地是否正常，有無(wú)靜電干擾等，檢查24V電源是否正常。

（5）區(qū)域熱負(fù)荷過(guò)大或者過(guò)小，首先檢查熱電阻溫度顯示有無(wú)故障，有故障，排除熱電阻故障，無(wú)故障檢查電磁流量計(jì)是否有問(wèn)題，有故障，更換電磁流量計(jì)，無(wú)故障，那就有可能是本區(qū)域內(nèi)的熱負(fù)荷變大，告訴高爐工長(zhǎng)及時(shí)迅速調(diào)整水流量，以及調(diào)整爐況等。

6 結(jié) 語(yǔ)

總之，熱負(fù)荷是冷卻支管破損的關(guān)鍵參數(shù)之一，熱負(fù)荷系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)、歷史比較、圖形曲線、報(bào)警等，可以對(duì)高爐煤氣流分布、冷卻壁漏水、水管結(jié)垢進(jìn)行分析判斷，為溫度高爐冷卻制度、高爐生產(chǎn)和休風(fēng)管理提供有利的支持和詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析。能準(zhǔn)確及時(shí)調(diào)整控水措施，從而延長(zhǎng)高爐壽命。